JP2001295008A - 耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法Info
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Abstract
をそなえ、とくに自動車外板用として適したAl−Mg
−Si−Cu系のアルミニウム合金板およびその製造方
法が提供する。 【解決手段】 Mg:0.25〜0.6%、Si:0.
9〜1.1%、Cu:0.6〜1.0%を含有し、さら
にMn:0.20%以下、Cr:0.10%以下のうち
の1種または2種を含有し、残部Alおよび不純物から
なる組成を有し、マトリックス中に粒径2μm以上のQ
相(Cu−Mg−Si−Al相)が150個/mm2 以
上存在することを特徴とし、上記の組成を有するアルミ
ニウム合金の鋳塊を、530℃以上の温度で均質化処理
した後、30℃/時間以下の冷却速度で450℃以下に
冷却して熱間圧延を行い、その後冷間圧延、溶体化処理
を施すことにより製造される。
Description
たアルミニウム合金板、とくに、自動車用外板など輸送
機器部材として好適に使用される耐糸錆び性に優れたA
l−Mg−Si−Cu系の塗装焼付け硬化型アルミニウ
ム合金板およびその製造方法に関する。
の燃費向上を目的とした車両軽量化の要請が高まってお
り、従来冷延鋼板が使用されていた自動車用外板につい
ても、一部アルミニウム合金板が使用されるようになっ
てきている。
ニウム合金としては、A5022、A5023、A51
82などのAl−Mg系合金、A6111、A601
6、A6022などのAl−Mg−Si系合金が挙げら
れる。Al−Mg系合金は、成形性には優れているが、
非熱処理型で塗装焼付け硬化性を有しないため、耐デン
ト性が劣るという難点がある。
型で塗装焼付け硬化性に優れているため、耐デント性は
良好であるが、成形性に問題がある。Al−Mg−Si
系合金にCuを添加すると、r値(ラングフォード値)
が大きくなって成形性が向上することが知られている
が、Cuを添加すると粒界腐食が起こり易くなり、耐食
性、とくに耐糸錆び性が低下するという別の問題が生じ
るため、上記のA6016およびA6022合金におい
ても、Cu含有量はそれぞれ0.20%以下および0.
11%以下に制限されている。また、A6111合金は
Cuを0.50〜0.9%含有しているため耐食性が低
いことが懸念される。
Znを添加して、電気化学的なマトリックスの電位を卑
側に移行させ、Mg2 Siとマトリックスの電位差を小
さくして、粒界に析出したMg2 Siの溶解を防止し粒
界腐食を改善することが提案されているが(特開平10
−176233号公報)、この場合もCu含有量の限界
は0.8%であり、0.8%を越えると耐食性の低下が
生じる。
外板用Al−Mg−Si系合金において、リン酸亜鉛処
理−塗装処理する場合の下地亜鉛系めっき層中のPb、
As、Snその他の不純物濃度を限定して、耐食性を向
上させた合金も提案されているが(特開平10−237
576号公報)、この手法はAl−Mg−Si−Cu系
合金自体の耐食性を改良するものではなく、化成処理の
下地めっき層による耐食性向上を図るものであり、めっ
き液の管理が煩わしいなどの問題もある。
車外板用Al−Mg−Si−Cu系合金における上記従
来の問題点を解消して、合金自体の耐食性を向上させる
ことにより、成形性が良好で、耐粒界腐食性に優れ、塗
装後の耐糸錆び性を改善したAl−Mg−Si−Cu系
合金板を得るために、とくに、当該合金板の製造過程に
おいて結晶粒内、結晶粒界に析出する金属間化合物と耐
粒界腐食性、耐糸錆び性との関連について種々の観点か
ら実験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、
その目的は、強度、成形性に優れ、改善された耐糸錆び
性をそなえ、とくに自動車外板用として適したAl−M
g−Si−Cu系合金板およびその製造方法を提供する
ことにある。
の本発明の請求項1による耐糸錆び性に優れたアルミニ
ウム合金板は、Mg:0.25〜0.6%、Si:0.
9〜1.1%、Cu:0.6〜1.0%を含有し、さら
にMn:0.20%以下、Cr:0.10%以下のうち
の1種または2種を含有し、残部Alおよび不純物から
なる組成を有し、マトリックス中に粒径2μm以上のQ
相(Cu−Mg−Si−Al相)が150個/mm2 以
上存在することを特徴とする。
たアルミニウム合金板の製造方法は、Mg:0.25〜
0.6%、Si:0.9〜1.1%、Cu:0.6〜
1.0%を含有し、さらにMn:0.20%以下、C
r:0.10%以下のうちの1種または2種を含有し、
残部Alおよび不純物からなる組成を有するアルミニウ
ム合金の鋳塊を、530℃以上の温度で均質化処理した
後、30℃/時間以下の冷却速度で450℃以下に冷却
して熱間圧延を行い、その後冷間圧延、溶体化処理を施
すことを特徴とする。
ニウム合金板の製造方法は、Mg:0.25〜0.6
%、Si:0.9〜1.1%、Cu:0.6〜1.0%
を含有し、さらにMn:0.20%以下、Cr:0.1
0%以下のうちの1種または2種を含有し、残部Alお
よび不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳
塊を、530℃以上の温度で均質化処理した後、室温ま
で冷却し、再度500℃以上の温度に加熱して30分以
上保持し、ついで30℃/時間以下の冷却速度で450
℃以下に冷却して熱間圧延を行い、その後冷間圧延、溶
体化処理を施すことを特徴とする。
アルミニウム合金板の製造方法は、請求項2〜3におい
て、溶体化処理を550℃以下の温度、30秒以下の時
間で行うことを特徴とする。
系合金板における合金成分の意義および限定理由につい
て説明すると、Mgは、Siと結合して金属間化合物
(Mg2 Si)を形成し、合金の強度を向上させるよう
機能する。好ましい含有量は0.25〜0.6%の範囲
であり、0.25%未満ではその効果が十分でなく、
0.6%を越えて含有すると曲げ加工性が低下する。さ
らに好ましいMgの含有量は0.30〜0.55%の範
囲である。
g2 Si)を形成し、合金の強度向上に機能する。Si
の好ましい含有範囲は0.9〜1.1%であり、0.9
%未満では強度向上の効果が十分でなく、1.1%を越
えると曲げ加工性が低下する。
形性を向上させる元素である。Cuの好ましい含有量
は、0.6〜1.0%の範囲であり、0.6%、未満で
は成形性が不十分であり、1.0%を越えると耐食性が
低下する。
果を有する。好ましい含有範囲は、Mn:0.20%以
下、Cr:0.10%以下であり、それぞれ上限を越え
て含有すると、伸びが低下し、曲げ性、成形性の低下を
招く。Mn、Crのさらに好ましい含有量は、Mn:
0.10%未満、Cr:0.07%以下の範囲である。
g−Si−Cu系合金に含有される元素、例えば、0.
2%以下のTi、0.1%以下のB、1.0%以下のF
e、0.5%以下のZn、0.05%以下のZrが含有
していても、本発明の効果を損ねることはない。
リックス中には、粒径2μm以上のQ相(Cu−Mg−
Si−Al化合物相)が150個/mm2 以上存在する
ことが重要であり、この析出形態によって、好ましい耐
食性が与えられる。
は、主として粒界腐食であることが多く、塗装板の糸錆
びは、塗装下での素材の粒界腐食に起因しているとみら
れている。従って、塗装板の糸錆びを防止するために
は、素材の耐粒界腐食性を向上させることが必要であ
り、素材の耐粒界腐食性は、素材マトリックスの結晶粒
界に存在する析出物あるいは無析出物帯(PFZ)の形
態により左右される。
造時に晶出し、あるいは合金板製造の途中工程での析出
により形成されるが、固溶しきれなかったCu元素を相
中に含有し、主として結晶粒内に晶出あるいは析出す
る。溶体化処理などの高温熱処理工程でQ相が分解され
ると、Mg、Si、Cuの固溶量が増大し、Cuを含有
したMg2 Si化合物が結晶粒界に析出し易くなって、
析出物、PFZ、粒内の各電位差が大きくなる。そのた
め、耐粒界腐食性が低下し、最終的に塗装板に糸錆びを
発生し易くなる。
(Cu−Mg−Si−Al相)の好ましい存在範囲は1
50個/mm2 以上であり、150個/mm2 未満では
耐食性が低下し糸錆びが生じ易くなる。なお、Q相の個
数はEPMAによる面分析で測定することができ、測定
は、Mg、Si、Cuが同時に存在している2μm以上
の大きさのスポットの数を測定することにより行われ
る。
ついて説明すると、本発明においては、上記の組成を有
するアルミニウム合金を、通常の半連続鋳造により造塊
し、得られた鋳塊を均質化処理し、熱間圧延、冷間圧延
を施して板材とし、その後、溶体化処理してT4調質材
とする。
理温度は、Mg、Siの固溶を促進し、さらにAl−F
e−Si晶出物の分解、凝集化を促進するために、なる
べく高温であることが望ましいとされていたが、高温で
均質化処理を行うと、鋳造時に晶出したQ相が分解され
てしまい、最終塗装板の耐糸錆び性を低下させる原因と
なるため、均質化処理後にQ相を再形成させることが必
要である。
質化処理後の鋳塊をなるべく遅い速度で冷却することに
よりQ相が再析出することを確認し、さらに検討を重ね
最適の均質化処理条件を見出した。好ましい均質化処理
温度は530℃以上であり、530℃未満ではMg、S
iの固溶量が少なくなり、強度が不十分となるととも
に、ベークハード性(塗装焼付け硬化性)も低下する。
さらに好ましい均質化処理温度は560℃以上である。
場合には、均質化処理した後、鋳塊を30℃/時間以下
の冷却速度で450℃以下の温度に冷却して、冷却過程
でQ相を再析出させ、その温度で熱間圧延を開始する。
前記冷却速度が30℃/時間を越えた場合および熱間圧
延の開始温度が450℃を越えた場合には、Q相の析出
が不十分となり、耐糸錆び性が低下する。さらに好まし
い熱間圧延開始温度は420℃以下の温度であり、鋳塊
を均質化処理後、30℃/時間以下の冷却速度で420
℃以下の温度まで冷却し、その温度で熱間圧延を開始す
る。
間圧延開始前に鋳塊を再加熱する場合には、均質化処理
した後、室温まで冷却した鋳塊を、再度500℃以上の
温度に加熱して30分以上保持し、ついで30℃/時間
以下の冷却速度で450℃以下に冷却して、その温度で
熱間圧延を開始する。前記冷却速度が30℃/時間を越
えた場合および熱間圧延の開始温度が450℃を越えた
場合には、Q相の析出が不十分となり、耐糸錆び性が低
下する。さらに好ましい熱間圧延開始温度は420℃以
下の温度であり、再度500℃以上の温度に加熱した鋳
塊を、30℃/時間以下の冷却速度で420℃以下の温
度まで冷却し、その温度で熱間圧延を開始する。
い、続いて冷間圧延を行い、あるいは中間焼鈍を挟んで
冷間圧延を行って所定厚さの板材を得る。その後、溶体
化処理してT4調質材とするが、溶体化処理は、Q相の
分解を抑制するために、低温短時間で行うのが好まし
い。平衡状態ではAl+Q相→Liq.+Mg2 Si+
Siの溶解反応が529℃で起こるが、急速加熱による
溶体化処理では529℃に達しても、全てのQ相が分解
されるわけではなく、550℃までは完全には分解され
ない。従って溶体化処理は550℃以下の温度で行うの
が好ましい。さらに好ましい溶体化処理温度は529℃
未満である。好ましい処理時間は30秒以下、さらに好
ましい処理時間は10秒以下であり、連続焼鈍炉(CA
L)を用いる急速加熱による溶体化処理が好適に使用さ
れる。
例を比較例と対比して説明する。なお、これらの実施例
は本発明の一実施態様を示すものであって、本発明はこ
れらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の改変を加えることが出来る。
って半連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊について5
50℃で6時間の均質化処理を行った後、25℃/時間
の冷却速度で400℃まで冷却し、400℃の温度で直
ちに熱間圧延を開始して厚さ4.5mmまで圧延し、さ
らに中間焼鈍を挟んで冷間圧延を行って、厚さ1.0m
mの冷間圧延板を作製した。
炉により525℃で5秒間の溶体化処理を行い、80℃
の温度まで急冷した後、室温まで徐冷した。得られたT
4調質材について室温で7日間保持した後、EPMAの
面分析による粒径2μm以上のQ相の個数測定、引張試
験、エリクセン試験を行い、下記の方法による曲げ性お
よび耐糸錆び性を評価した。結果を表2に示す。
を導入し、0.5mmの内側曲げ半径で180°の曲げ
加工を行って、外観の割れ発生の有無により曲げ性を判
定する。 耐糸錆び性の評価:自動車用鋼板に一般的に使用されて
いるリン酸亜鉛処理液(処理液:pH2.5〜3.5、
F濃度:500ppm)を用いてリン酸亜鉛処理を施
し、通常の自動車用部材の塗装工程に従って電着塗装
(厚さ20μm)を行い、170℃で20分の焼き付け
処理を行った。焼き付け処理後、塗膜にクロスカットを
入れ、塩水噴霧(24時間)→湿潤試験(120時間)
を1サイクルとするサイクル腐食試験を7サイクル実施
し、最大糸錆び長さを測定する。
o.1〜5は、優れた強度と成形性をそなえ、最大糸錆
び長さ3mm未満の優れた耐食性を示した。
って半連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊について5
50℃で6時間の均質化処理を行った後、常温まで冷却
し、さらに540の温度に加熱し540℃の温度で1時
間保持した後、25℃/時間の冷却速度で400℃まで
冷却し、400℃の温度で直ちに熱間圧延を開始して厚
さ4.5mmまで圧延し、さらに中間焼鈍を挟んで冷間
圧延を行って、厚さ1.0mmの冷間圧延板を作製し
た。
炉により525℃で5秒間の溶体化処理を行い、80℃
の温度まで急冷した後、室温まで徐冷した。得られたT
4調質材について室温で7日間保持した後、実施例1と
同様、EPMAの面分析による粒径2μm以上のQ相の
個数測定、引張試験、エリクセン試験を行い、実施例1
と同じ方法で曲げ性および耐糸錆び性を評価した。結果
を表3に示す。表3に示すように、本発明に従う試験材
No.6〜10は、優れた強度と成形性をそなえ、最大
糸錆び長さ3mm未満の優れた耐食性を示した。
って半連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊について5
50℃で6時間の均質化処理を行った後、25℃/時間
の冷却速度で400℃まで冷却し、400℃の温度で直
ちに熱間圧延を開始して厚さ4.5mmまで圧延し、さ
らに中間焼鈍を挟んで冷間圧延を行って、厚さ1.0m
mの冷間圧延板を作製した。
炉により525℃で5秒間の溶体化処理を行い、80℃
の温度まで急冷した後、室温まで徐冷した。得られたT
4調質材について室温で7日間保持した後、実施例1と
同様、EPMAの面分析による粒径2μm以上のQ相の
個数測定、引張試験、エリクセン試験を行い、実施例1
と同じ方法で曲げ性および耐糸錆び性を評価した。結果
を表5に示す。なお、表4〜5において、本発明の条件
を外れたものには下線を付した。
Si量が少ないため耐力が100MPa未満と低く、試
験材No.12は、Si量が多いため、曲げ試験におい
て割れが生じた。試験材No.13は、Cu含有量が低
いためエリクセン値が劣り、試験材No.14は、Cu
量が多いため耐糸錆び性が劣っている。試験材No.1
5は、Mg含有量が少ないため耐力が100MPa未満
と低く、また2μm以上のQ相の個数が少ないため耐糸
錆び性も劣っている。試験材No.16は、Mg量が多
いため曲げ性が劣り、試験材No.17は、Mn、Cr
が多いため、エリクセン値が低く、曲げ試験において割
れが生じた。
を、常法に従って半連続鋳造により造塊し、得られた鋳
塊について550℃で6時間の均質化処理を行った後、
25℃/時間の冷却速度で400℃まで冷却し、400
℃の温度で直ちに熱間圧延を開始して厚さ4.5mmま
で圧延し、さらに中間焼鈍を挟んで冷間圧延を行って、
厚さ1.0mmの冷間圧延板を作製した。
炉により570℃で120秒間の溶体化処理を行い、8
0℃の温度まで急冷した後、室温まで徐冷した。得られ
たT4調質材について室温で7日間保持した後、実施例
1と同様、EPMAの面分析による粒径2μm以上のQ
相の個数測定、引張試験、エリクセン試験を行い、実施
例1と同じ方法で曲げ性および耐糸錆び性を評価した。
結果を表6に示す。
2はいずれも、溶体化処理温度が高いため、粒径が2μ
m以上のQ相が存在せず、耐糸錆び性が劣るものとなっ
た。
を、常法に従って半連続鋳造により造塊し、得られた鋳
塊について550℃で6時間の均質化処理を行った後、
50℃/時間の冷却速度で480℃まで冷却し、480
℃の温度で直ちに熱間圧延を開始して厚さ4.5mmま
で圧延し、さらに中間焼鈍を挟んで冷間圧延を行って、
厚さ1.0mmの冷間圧延板を作製した。
炉により525℃で5秒間の溶体化処理を行い、80℃
の温度まで急冷した後、室温まで徐冷した。得られたT
4調質材について室温で7日間保持した後、実施例1と
同様、EPMAの面分析による粒径2μm以上のQ相の
個数測定、引張試験、エリクセン試験を行い、実施例1
と同じ方法で曲げ性および耐糸錆び性を評価した。結果
を表7に示す。
7はいずれも、均質化処理後の鋳塊の冷却速度が30℃
/時間を越えているとともに、熱間圧延開始温度も高い
ため、粒径が2μm以上のQ相の析出が十分でなく、耐
糸錆び性が劣るものとなった。
を、常法に従って半連続鋳造により造塊し、得られた鋳
塊について550℃で6時間の均質化処理を行った後、
常温まで冷却し、さらに540℃の温度に加熱し540
℃の温度で1時間保持した後、50℃/時間の冷却速度
で480℃まで冷却し、480℃の温度で直ちに熱間圧
延を開始して厚さ4.5mmまで圧延し、さらに中間焼
鈍を挟んで冷間圧延を行って、厚さ1.0mmの冷間圧
延板を作製した。
炉により525℃で5秒間の溶体化処理を行い、80℃
の温度まで急冷した後、室温まで徐冷した。得られたT
4調質材について室温で7日間保持した後、実施例1と
同様、EPMAの面分析による粒径2μm以上のQ相の
個数測定、引張試験、エリクセン試験を行い、実施例1
と同じ方法で曲げ性および耐糸錆び性を評価した。結果
を表8に示す。
2はいずれも、熱間圧延開始温度までの鋳塊の冷却速度
が30℃/時間を越えているとともに、熱間圧延開始温
度も高いため、粒径が2μm以上のQ相の析出が十分で
なく、耐糸錆び性が劣るものとなった。
成形性に優れ、改善された耐糸錆び性をそなえ、とくに
自動車外板用として適したAl−Mg−Si−Cu系の
アルミニウム合金板およびその製造方法が提供される。
Claims (4)
- 【請求項1】 Mg:0.25〜0.6%(質量%、以
下同じ)、Si:0.9〜1.1%、Cu:0.6〜
1.0%を含有し、さらにMn:0.20%以下(0%
を含まず、以下同じ)、Cr:0.10%以下のうちの
1種または2種を含有し、残部Alおよび不純物からな
る組成を有し、マトリックス中に粒径2μm以上のQ相
(Cu−Mg−Si−Al相)が150個/mm2 以上
存在することを特徴とする耐糸錆び性に優れたアルミニ
ウム合金板。 - 【請求項2】 Mg:0.25〜0.6%、Si:0.
9〜1.1%、Cu:0.6〜1.0%を含有し、さら
にMn:0.20%以下、Cr:0.10%以下のうち
の1種または2種を含有し、残部Alおよび不純物から
なる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、530℃
以上の温度で均質化処理した後、30℃/時間以下の冷
却速度で450℃以下に冷却して熱間圧延を行い、その
後冷間圧延、溶体化処理を施すことを特徴とする請求項
1記載の耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板の製造
方法。 - 【請求項3】 Mg:0.25〜0.6%、Si:0.
9〜1.1%、Cu:0.6〜1.0%を含有し、さら
にMn:0.20%以下、Cr:0.10%以下のうち
の1種または2種を含有し、残部Alおよび不純物から
なる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、530℃
以上の温度で均質化処理した後、室温まで冷却し、再度
500℃以上の温度に加熱して30分以上保持し、つい
で30℃/時間以下の冷却速度で450℃以下に冷却し
て熱間圧延を行い、その後冷間圧延、溶体化処理を施す
ことを特徴とする請求項1記載の耐糸錆び性に優れたア
ルミニウム合金板の製造方法。 - 【請求項4】 前記溶体化処理を550℃以下の温度、
30秒以下の時間で行うことを特徴とする請求項2また
は3記載の耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板の製
造方法。
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JP2000111665A JP3563323B2 (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法 |
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JP2000111665A JP3563323B2 (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法 |
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